Question

(18分)甲醇是一種可再生能源，具有開發(fā)和應(yīng)用的廣闊前景，工業(yè)上一般可采用如下反應(yīng)來合成甲醇：CO(g)＋2H₂(g)??CH₃OH(g)。

(1)分析該反應(yīng)并回答下列問題：

①平衡常數(shù)表達式為K＝__________________。

②下列各項中，不能夠說明該反應(yīng)已達到平衡的是________(填序號)。

A、恒溫、恒容條件下，容器內(nèi)的壓強不發(fā)生變化

B、一定條件下，CH₃OH分解的速率和CH₃OH生成的速率相等

C、一定條件下，CO、H₂和CH₃OH的濃度保持不變

D、一定條件下，單位時間內(nèi)消耗2 mol CO，同時生成1 mol CH₃OH

(2)下圖是該反應(yīng)在不同溫度下CO的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的曲線。

①該反應(yīng)的焓變ΔH________0(填“>”、“<”或“＝”)。

②T₁和T₂溫度下的平衡常數(shù)大小關(guān)系是K₁________K₂(填“>”、“<”或“＝”)。

③若容器容積不變，下列措施可增加甲醇產(chǎn)率的是________。

A、升高溫度                     

B、將CH₃OH(g)從體系中分離

C、使用合適的催化劑            

D、充入He，使體系總壓強增大

(3)2009年10月，中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所在甲醇燃料電池技術(shù)方面獲得新突破，組裝出了自呼吸電池及主動式電堆。甲醇燃料電池的工作原理如下圖所示。

①該電池工作時，b口通入的物質(zhì)為______________，c口通入的物質(zhì)為_____________。

②該電池正極的電極反應(yīng)式為：________。

③工作一段時間后，當(dāng)6.4 g甲醇完全反應(yīng)生成CO₂時，有_____________N_A個電子轉(zhuǎn)移。

 

Answer 1

【答案】

(1)①             ②  D

(2) ①<       ②>      ③B

(3) ① CH₃OH     O₂     ②O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O       ③1.2

【解析】

試題分析：（1）①根據(jù)方程式可知K=。②反應(yīng)前后壓強改變，所以當(dāng)壓強不變時反應(yīng)達平衡，A可以判斷，CH₃OH分解的速率和CH₃OH生成的速率相等，則正逆反應(yīng)速率相等，B可以判斷，CO、H₂和CH₃OH的濃度保持不變，C可以判斷，單位時間內(nèi)消耗2 mol CO，同時生成1 mol CH₃OH，只有正反應(yīng)速率沒有逆反應(yīng)速率，D不能判斷。

（2）①根據(jù)圖像可知，溫度為t₂的曲線首先達到平衡狀態(tài)，說明反應(yīng)速率快，因此t₂大于t₁。溫度高，CO的轉(zhuǎn)化率低，說明升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，因此正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，即△H＜0。②升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，因此平衡常數(shù)減小，即K₁＞K₂。③要增加甲醇產(chǎn)率，平衡要正向移動，升高溫度平衡逆向移動，將CH₃OH(g)從體系中分離平衡正向移動，使用合適的催化劑平衡不移動，充入He，使體系總壓強增大平衡不移動，所以選B。

（3）①根據(jù)H⁺的轉(zhuǎn)移方向可知，b是負極，應(yīng)通入CH₃OH，c是正極，應(yīng)通入O₂。②正極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O。③6.4 g甲醇完全反應(yīng)生成CO₂時，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為=1.2N_A。

考點：化學(xué)平衡與原電池

點評：本題綜合性強，但考查的知識比較基礎(chǔ)，難度小。